腰椎脂肪含量、R2*与骨密度及年龄的相关性

冯红梅，洪居陆，陈婉雯，高明勇，马锦城，贺小红

佛山市第一人民医院（中山大学附属佛山医院）医学影像科，广东佛山 528000；*通讯作者 洪居陆 hongjulu2001@163.com

双能 X线吸收测量法（dual energy X-ray absorptiometry，DXA）是评估骨强度的“金标准”，以骨密度（bone mineral density，BMD）为基础，而骨强度由BMD和骨质量体现[1]。因此，仅通过DXA评估骨强度明显存在不足[2-4]。因此，需要寻找一种既可评估BMD又可评价骨质量的方法。

骨髓脂肪含量（fat fraction，FF）是评价骨量和骨质量的潜在生物学指标，可作为BMD的有力补充[3,5]。定量非对称回波的最小二乘估算法迭代水脂分离序列（iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation quantitation sequence，IDEAL-IQ）是MRI新技术，可以评估脂肪及R2*，主要应用于肝脏、心脏、胰腺、肾脏、脾脏、垂体，亦可应用于骨骼[6-7]。R2*=1/T2*，与铁含量显著相关，故可用于评估铁含量[5]。骨髓铁含量与年龄呈正相关，但与BMD的关系尚有争议[8-9]。本研究拟应用IDEAL-IQ技术获得腰椎各椎体的FF及R2*值，探讨FF、R2*与BMD及年龄的相关性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2017年8月—2018年8月于佛山市第一人民医院健康体检中心体检者及门诊患者，纳入标准：①1个月内行DXA检查；②自愿参与腰椎IDEAL-IQ检查，并签署MR检查知情同意书。排除标准：①DXA或IDEAL-IQ数据部分缺失；②有腰椎骨折、内固定或椎体成形术的病史。最终共纳入65例，其中男 24例，女 41例；年龄 31～81岁，平均（59.6±11.2）岁。本研究经佛山市第一人民医院医学伦理委员会批准（审查号：L[2017]第10号）。

1.2 研究标准和方法 腰椎椎体BMD以DXA报告为准。分别记录L1、L2、L3、L4椎体BMD值。椎体FF及R2*均由同一名副主任医师独立完成。在GE ADW 4.6工作站上分别选择IDEAL-IQ的FatFrac图和R2*图。在Functool软件的Viewer模块正中矢状位图上勾画长方形感兴趣区（ROI），并避开骨皮质（≥0.5 cm），测量L1、L2、L3、L4椎体的FF及R2*值，测量3次并取平均值。

1.3 仪器与方法 采用GE Discovery 750W 3.0T Silent超导MR扫描仪，标准体线圈。患者取仰卧位，足先进，矢状位扫描。IDEAL-IQ参数：翻转角6°，6个回波，第1个TE 3.1 ms，TE间隔2.0 ms，TR 19.6 ms，带宽125 kHz，矩阵512×284，激励次数2，层厚3 mm，无间距，时间4 min 21 s。

1.4 统计学方法 采用 SPSS 17.0软件，计量资料以x±s表示。经单样本K-S正态性检验，本组数据均符合正态分布且方差齐，各椎体组间比较采用单因素方差分析；BMD、FF、R2*、年龄等指标之间的相关性采用Pearson相关分析，P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

各椎体间BMD、FF、R2*比较，差异均无统计学意义（P>0.05），见表1。L1、L2、L3、L4椎体FF与BMD呈负相关（r=-0.516、-0.414、-0.370、-0.301，P<0.05），R2*与BMD呈正相关（r=0.417、0.343、0.341、0.260，P<0.05）。年龄与BMD呈负相关（r=-0.405，P=0.001），与 FF 呈正相关（r=0.578，P=0.000），与R2*无相关性（r=-0.014，P=0.911）。见图1。

表1 65例患者L1～L4椎体BMD、FF、R2*值比较（±s）

表1 65例患者L1～L4椎体BMD、FF、R2*值比较（±s）

指标L1L2L3L4F值P值BMD（g/cm2） 0.80±0.17 0.83±0.20 0.86±0.21 0.88±0.21 1.967 0.119 FF（%）47.0±14.549.1±14.751.7±14.551.8±15.21.6010.190 R2*（Hz） 186.05±55.76 186.79±58.27 181.33±55.73 179.65±54.50 0.254 0.858

图1 L1～L4椎体年龄与BMD（A）、FF（B）及R2*（C）的相关性

3 讨论

铁蛋白属于贮存铁，存在于肝脏、脾脏和骨髓中，骨髓中的铁蛋白主要位于红骨髓[10]。红骨髓含有大量造血组织，而黄骨髓含有大量脂肪组织。随着年龄的增长，红骨髓逐渐萎缩，骨量减少，骨小梁变薄，骨小梁间隙扩大，其残留空间由大量的脂肪组织填充[11]。因此，通过定量分析骨髓FF、R2*值可为骨质疏松的诊断提供参考[5]。

评价骨髓FF的方法包括活检、磁共振波谱、魔镜成像（MRI mDIXON-Quant）[10]、IDEAL-IQ；评价骨髓铁含量的方法包括活检、T2*[11]、MRI mDIXONQuant及 IDEAL-IQ。其中 MRI mDIXON-Quant和IDEAL-IQ为无创无辐射的MRI新技术，一次扫描获得FF和R2*值，同时评价骨髓FF和铁含量。然而由于技术原因，对骨髓的FF和铁含量评价均分为2次进行。评价骨髓脂肪含量与BMD的关系，ROI可选择L3椎体[10-12]，也可以选择L1～L5椎体[7]，方法为磁共振波谱、MRI mDIXON-Quant和IDEAL-IQ；评价骨髓铁含量与BMD的关系，ROI可选择股骨头、也可选择胸/腰椎骨，目前多采用活检方法，且铁含量测定ROI与BMD并不完全一致[8-9]。

为与BMD的ROI匹配，本研究ROI选定为L1、L2、L3、L4椎体，并获得L1～L4椎体的平均值。本研究结果显示，L1～L4椎体间FF逐渐增高，与文献报道相符[7,13]；BMD亦逐渐增高，而R2*呈逐渐降低趋势。对L1～L4椎体间FF、BMD、R2*进行单因素分析，差异均无统计学意义，提示各椎体间的FF、BMD、R2*无明显差异。L1～L4椎体平均FF与R2*无相关性。刘栋等[9]研究显示，骨髓铁含量与腰椎BMD呈负相关；而张伟等[8]研究认为无相关性。通过定量分析腰椎体的R2*，发现L1～L4椎体R2*值与BMD呈显著正相关，与刘栋等[9]的研究结果不符。本组样本的ROI与BMD的ROI基本匹配；而刘栋等[9]的骨铁分析ROI仅为病椎中心区域松质骨0.5～1.0 g标本，且与BMD的ROI不完全匹配，可能是导致两者结果不一致的原因。

为进一步分析 L1～L4椎体 FF、BMD、R2*与年龄是否相关，本研究将前3者分别与年龄进行相关性分析，结果显示腰椎FF与年龄呈正相关，腰椎BMD与年龄呈负相关，与文献报道相符[10-12]；而腰椎R2*与年龄无相关性，即骨髓铁与年龄无相关性，与文献报道不相符[8]。进一步分析发现，与既往研究相比，本组患者年龄较小且年龄跨度大，可能是导致骨髓铁与年龄无相关性的原因，但需进一步积累大宗病例并按严格年龄段分组验证[8]。

总之，L1～L4椎体FF及BMD逐渐增高，而R2*呈逐渐下降趋势；但椎体间的BMD、FF、R2*差异无统计学意义。腰椎FF与BMD呈负相关、与年龄呈正相关；R2*与BMD呈正相关，但与FF无相关性。因此，综合分析腰椎 FF及 R2*可能有助于评价骨强度，具有潜在的诊断骨质疏松的能力。